Hvilke ferdighetsnivåer fant jeg i undersøkelsen?

Como já foi discutido, a taxa e a qualidade de osseointegração em implantes de titânio se relacionam com propriedades de superfície. Composição, hidrofilia e rugosidade são todos parâmetros de importância e os métodos de alteração superficial são muitos [39].

Nos últimos anos, pesquisadores têm estudado as relações entre os três parâmetros citados e tentado entender cada um deles mais a fundo, tanto no modo como se relacionam entre si como no modo com que podem contribuir com a osseointegração.

Talvez o mais investigado, e que também está no foco deste trabalho, é a rugosidade, que pode ser abordada em três escalas diferentes, dependendo do nível de alteração topográfica superficial almejada.

O primeiro é o nível micrométrico, que vindo de valores mais altos compreende até os 10 µm de rugosidade, sendo responsável direto tanto pela fixação precoce quanto estabilidade mecânica de longo termo [39].

O nível submicrométrico se encontra aproximadamente na faixa entre 10 µm e 100 nm, sendo o nível de alteração topográfica responsável por maximizar a interligação entre o implante e o osso que se mineraliza [39].

Já o nível nanométrico de alteração de superfície é aquele abaixo de 100 nm, bastante difícil de se atingir via ataques químicos, que afeta a adsorção de proteínas e a adesão de osteoblastos [39].

Aparentemente, os osteoblastos conseguem distinguir também as diferentes topografias e morfologias dentre rugosidades semelhantes [49], que sabidamente podem ser obtidos através de um sem-número de perfis diferentes. Essa percepção tem despertado interesse da comunidade científica em investigar as escalas submicrométrica e nanométrica, entendendo que elas são o “ajuste fino” que pode fazer diferença no que diz respeito ao aumento da velocidade de recuperação dos ossos ao redor dos implantes. Dentre os muitos métodos passíveis de uso, os ataques químicos têm sido bastante explorados no que diz respeito à sua capacidade de atingir essas escalas topográficas e estimular a aposição celular, mimetizando características superficiais que regulem os processos osteogênicos [50], [51], [52], [53].

Nesse âmbito, mais comuns são os ataques ácidos, geralmente utilizando ácidos fortes, como HCl, H2SO4, HNO3 e HF [39], pois apenas ácidos fortes

conseguem penetrar a barreira de óxido formada pelo titânio e suas ligas [54][54]. Geralmente os ataques são realizados via imersão em soluções aquosas não oxidantes (exceto pela solução HF/HNO3) [54] ou mesmo em mais

de uma etapa, com um banho servindo de predecessor ao outro, método que apresenta também bons resultados pelo aumento do contato osso-implante e diminuição das taxas de reabsorção óssea localizada [39]. Outra maneira

interessante de se obter aumento do contato osso-implante, mantendo a estrutura homogênea, é o ataque ácido em altas temperaturas [39].

No entanto, as reações, geralmente de redução, envolvidas nos ataques ácidos causam a liberação de hidrogênio gasoso, que adere facilmente ao titânio e suas ligas [54], o que pode levar à fragilização do metal e redução de suas propriedades mecânicas [39]. Esses aspectos devem ser levados em consideração quando da realização desse tipo de procedimento.

Também existem ataques básicos, geralmente realizados com NaOH ou outras soluções alcalinas concentradas. Nesses casos o alto pH estimula a formação de grupos OH- _{nas superfícies protegidas de TiO}2_{. Sais de titanato se}

formam e dissolvem, cobrindo progressivamente a superfície com um hidro gel que precipita localmente, modificando a topografia do metal abaixo. Esse processo se acelera quando realizado acima da temperatura ambiente, alterando geralmente a topografia submicrométrica da superfície [54].

Recentemente, surgiram indicativos interessantes a respeito desses ataques e sua capacidade de estimular o comportamento osteogênico dentro do grupo de pesquisas em implantes do DEMa/UFSCar [55], [56]. Esses ataques químicos são realizados através de etapas de tratamento, utilizando geralmente os ácidos e bases citados nos parágrafos anteriores, por vezes com pequenas adições de peróxido de hidrogênio (H2O2) [54], [55], [56], [57].

Abaixo, são apresentados na Tabela 3 os diferentes roteiros de ataques químicos utilizados na tese de doutorado de Oliveira, D.P. (2013), cujos resultados motivaram o objetivo dessa dissertação. A Tabela 3 apresenta também o tempo e temperatura de ataque em cada etapa, dentro de cada roteiro.

Tabela 3 - Roteiros de ataques químicos utilizados por Oliveira, D.P. (2013) em sua tese de doutorado [56].

Dentre as metodologias, com as amostras 1A, 1B e 1C sendo o grupo de controle, as melhores expressões indicativas de osteogênese, para um acompanhamento de até 15 dias, decorreram das amostras 3A e 5A, para o titânio puro, e 3B e 5B, para a liga de titânio Ti6Al4V [56]. Como o pó do primeiro é utilizado no processo TPS e a segunda é o material do qual é feita a haste femoral a ser testada, foram considerados nessa avaliação os grupos de amostras A e B.

Em investigação posterior, Oliveira et al notaram que o roteiro de ataque 5A/5B levou à deposição de fósforo na superfície, o que aparentemente induziu a expressão de osteopontina, proteína relacionada à adesão celular, levando a resultados melhores nos primeiros sete dias de acompanhamento [58]. Essa decisão é corroborada pelo estudo de Park et al, no qual identifica-se que superfícies de titânio com fósforo incorporado aumentam significativamente as porcentagens de contato superficial entre implantes e ossos, além de terem aumentado os torques necessários para sua remoção de tíbias de coelhos [59].

Além desses pontos, considerou-se mais prudente realizar o teste com um ataque de ácido fosfórico, por esse ser um elemento menos agressivo no corpo humano, muito menos agressivo que o cloro, de forma que, em havendo resíduos dos ataques, eles sejam fosfatos, íons muito mais amigáveis ao ambiente do corpo humano do que íons cloreto. Essa decisão, por sua vez, pode ter um impacto regulatório positivo, caso haja possibilidade futura de uma tentativa de registro de produto junto à ANVISA para essa haste femoral.

Imagens obtidas para os ataques 5A e 5B são apresentadas abaixo, respectivamente nas Figuras 19 e 20 (cortesia de Oliveira, D.P.). É de se notar a semelhança entre as superfícies, com aparência de esponja, especialmente nas maiores magnificações. A aparência final é atribuída ao titanato de sódio, que se forma durante o tratamento alcalino com NaOH [56]. São obtidas apenas estruturas micrométricas e submicrométricas, pois a aparência de estruturas menores só ocorrem devido à sobreposição das “camadas de esponjas” submicrométricas [56].

Figura 19 - Amostra 5A: 1000x(a), 5000x(b), 10000x(c) e 30000x(d) [56].

a) b)

Figura 20 - Amostra 5B: 1000x(a), 5000x(b), 10000x(c) e 30000x(d) [56].